JPH02278686A - 管状発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は管状発熱体に関し、特に温度自己制御可能な管
状発熱体に関する。

〔従来の技術〕

従来の発熱体は主として面状のものがあり、これまで管
状の発熱体はあまり見られない。

これは従来の発熱体では塗膜の均一性が要求され、曲面
等ではその塗膜の均一形成が困難であったことが理由の
１つであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

原油、重油等の粘状流体のパイプ輸送では、あまり低温
となると管が詰まり、輸送困難となる。

此等の管を２０〜８０℃の温度に設定すると管の詰まり
はなくなり、輸送が容易となる。又Ｃ１■、Ｄ　（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法
の装置のなかのエバポレーターから真空釜に送るパイプ
がよく詰まる。これも低温となると起こる現象であるこ
とが知られており、エバポレーターに４塩化Ｔｉ、或い
は４塩化Ｓｉ等を入れ、２０℃〜６０℃の成る温度に設
定し、パイプの詰まりを防止している。

したがって、これら液体輸送管において、詰りのない液
体輸送に適した常に特定温度に保持された管状の発熱体
の出現が望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、先に粒子径５００μｍ以下の球状体からな
る粒子を主とする炭素粉末と合成樹脂を主成分として含
有する導電性発熱性塗料（特願昭６２−２６３９５４号
）及び該塗料を電極端子を設けた所望の形状の固体表面
に塗布して導電性塗膜を形成させたものからなる温度自
己制御可能な導電性発熱体（特願昭６２−２６３９５５
号）を提案しだが、さらにこの導電性発熱体の応用につ
いて研究を進めた結果、温度自己制御可能な導電性発熱
体からなる管状発熱体が従来の流体輸送管が有していた
問題点を解決するものであることを見出し、本発明に到
達したものである。

即ち、本発明は管状物の内面又は外面にｔｐ　ＲＲを設
けるか又は設けないで温度自己制御可能な発熱体を設け
、該発熱体を絶縁層で被覆したことを特徴とする温度自
己制御可能な管状発熱体に関する。

管状物としては、金属例えば鉄、銅、アルミニウム、ス
テンレス、釦又は合金等、及びプラスチック、セラミッ
クス等が挙げられる。この管状物が金属からなるもので
は、電気絶縁層を設ける。

電気絶縁層としては耐熱性樹脂例えばポリイミド樹脂、
ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリフロン樹脂などに
耐熱性フィラー、例えばＡＱ２０３ＺｒＯ２、ＳｉＯ２
、Ｍｇｏ、ｃｒ２ｏ３、Ｓ　ｉ　Ｏ３チタノカルボシラ
ン等の粉末を混合した樹脂組成物等が用いられる。耐熱
性フィラーと耐熱性樹脂との混合比は任意に選択し得る
が、１　：　０．２以上好ましくは１　：　０．７〜１
．８である。耐熱性フィラーの方が樹脂より熱を伝えや
すいが、樹脂が０．２以下では強度が下がるし、又塗り
にくいものとなる。絶縁層の厚さは０．１〜１ｍ程度と
する。

プラスチックス又はセラミックスの管の場合は絶縁層が
なくてもよい。

温度自己制御可能な導電性発熱体は、管状物の内側又は
外側（絶縁層がある場合は該絶縁層）に電極端子を所望
の間隔に設け、粒子径０．５μｍ以上５００ＩＬｍ以下
の球状体からなる粒子を主として含有する炭素粉末と合
成樹脂とを含有する導電性塗膜を設けることにより得ら
れる。塗膜の厚さはＯ，］、ｍｎ〜３．０■である。基
板に設けられる電極端子は銅、アルミニウム、銅にニッ
ケル又は錫メツキした線、ワイヤ、板、又はネット等か
らなるもので、両辺に設置される。この発熱体は又、電
極端子を設けた所望の形状の基板表面或いは基板に上記
と同様の導電性塗料を塗布或いは含浸させたものからな
り、これを上記の管状物の内側又は外側に設けることも
できる。この基板はプラスチック、セラミックス、木質
、繊維、紙、電気Ｍ！縁被被覆た金属材料その他のもの
が用いられる。

球状炭素粒は例えば、ティラー等の方法によりコールタ
ール、コールタールピッチ、石油系重質油等の歴青物を
３５０°Ｃ〜５００°Ｃの温度で長時間加熱処理し、低
分子化合物の重縮合反応をくり返し、高分子化し、生成
した炭素質より光学的異方性球体を分離したメソカーボ
ンマイクロビーズ（ｍｅｓｏ　ｃａｒｂｏｎ　ｍ１ｃｒ
ｏ　ｂｅａｄｓ）或いは、合成樹脂を炭素化した球状に
近いコークスを、十数百度〜３千数百度の熱処理還元に
より黒鉛化することにより製造される。

又、用いる合成樹脂は例えば、ポリイミド樹脂、ポリア
ミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、シリコーン
樹脂、ポリチタノカルボシラン樹脂、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、ポリパラベン酸樹脂、ポリウレタン樹脂
、ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂
、ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポリフロン樹脂、ポ
リオレフィン樹脂、塩ビ樹脂等であり、塗膜の所望の目
的温度に応じて軟化温度或いは分解温度を有する樹脂を
選択することができる。

本発明の炭素粒と合成樹脂バインダーの量割合は、所望
する発熱温度、発熱面の大きさに等により、又炭素粒、
及び合成樹脂の種類及び組合せ等により種々選択される
が、−船釣には炭素粉末１００重量部（以下部と略す）
に対して、１０〜１９０部好ましくは２０〜６０部であ
る。

合成樹脂の割合が１０部以下では抵抗値の小さいものが
得られ、高温の発熱体（広い発熱面をもつものに応用で
きる）が得られるが、塗膜強度が不足すると共に電気抵
抗の温度係数が小さくなって温度むらが生じやすい。一
方、合成樹脂の量か１９０部以上では発熱に必要な電流
が得られず（抵抗値が過大になって）実用温度に適さな
いものとなる。即ち、電気抵抗値が常温で０．５Ω／口
（Ω／口とは正方形面積に対する電気抵抗値を表わす）
以下では過電流となり、その結果不均一な高温となりす
ぎるし、３００Ω／口以」二では過小電流になり、発熱
不足となり、電力が低下し、所望の温度が得られにくい
のである。

又、塗料又はペーストの乾燥固化又は硬化を短時間で容
易に行うために硬化剤を加えることができる。これらの
硬化剤は樹脂に応じて、それぞれ選択し得、脂肪族、或
いは芳香族ポリアミン、ポリイソシアネー１〜、ポリア
ミド、アミン、チオ尿素等の通常の硬化剤が用いられる
。

その他、安定剤、可塑剤、酸化防止剤等が適宜に用いら
れる。

そして、広い発熱面の場合は電気抵抗の小さい常温で１
Ω／口のものが、狭い面積の場合は電気抵抗値の高い常
温で２５０Ω／口のものが、一般にはその中間値のもの
が用いられる。又、本発明では、発熱体の表面温度を黒
鉛のサイズ、熱処理温度、塗料配合、塗布厚さ、印加電
圧等の組合せにより最大約４５０℃までの任意温度に（
環境温度−３０℃〜＋４０℃で）長時間安定して得るこ
とができる。

本発明の管状発熱体の場合、発熱体の温度は約４５０℃
以下の所望する特定の温度に長時間安定して保持するこ
とができる。例えば原油、重油等の輸送管では２０〜８
０℃等に調節される。

この炭素粒と合成樹脂とを主成分とする塗料は各種塗装
方式、例えば、はけ塗り塗装、ローラー塗装、吹き付は
塗装、静電塗装、電着塗装或いは粉体塗装等の塗装剤に
又は浸漬用に応じて他の添加剤或いは補助剤を加えるこ
とができる。

これらの添加剤、補助剤は、例えば希釈溶剤、沈降防止
剤或いは分散剤、酸化防止剤、他の顔料その他の必要な
添加剤であることができる。

導電性発熱性塗膜の膜厚は問わないが０　、３　ｎｍ−
７ｍが適当である。

本発明の発熱体は温度自己制御可能であり、特定温度で
電気抵抗が増大し、電気抵抗の温度係数が急増すること
を示す（第２図）。

発熱体の外側は絶縁層で被服される。この絶縁層は前記
の絶縁層と同一であることができ、耐熱性樹脂と耐熱性
フィラーを混合したものが用いられ、その厚さも同一で
よい。

本発明の管状発熱体は、原油、重油、その他の流動物の
輸送管に、或いは凍結防止用管、水道の出口管として、
保温の必要な管状物として利用でき、又単車等のハンド
ル等にも利用できる。

〔作用〕

本発明の管状発熱体は他の手段、操作を必要とせず、絶
えず特定の温度に保持できる温度自己制御可能な発熱体
を用いるものであるから、安全、且つ有効に保温及び加
熱されたものとなる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について、図面を参照して説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

実力口１Ｆ 第１図は本発明の管状発熱体である。第１図において、
■は管状物（１００圃φ）であり、アルミニウム（又は
銅、鉄、ステンレス或いはプラスチックス、セラミック
ス等）からなるものであり、該管状物の内側に絶縁層２
が設けられる。絶縁層２は耐熱性樹脂、例えばポリイミ
ド樹脂にＡ１□０３を重量で１：０．２以上の割合、好
ましくは１：１の割合で配合した樹脂組成物から得られ
、その膜厚は０．１〜１１１ＷＩＩである。該維ａ層の
内側に発熱体３が設置される。発熱体３は、上記絶縁層
に電極端子４を設け、１０〜２０μｍφの球状黒鉛１重
量部に対してポリイミド樹脂０．３３重量部の割合で配
合した混合物からなる発熱塗膜を３ｍ厚に塗布したもの
からなる。電極端子はＮｉメツキした０、２〜１　ｎ１
ｌｎφの銅線網であり、これが発熱塗膜の両端に設けら
れているものである。

小口径の管で塗装の難かしいものでは、絶縁塗料を流し
込みつつ、遠心力で絶縁層（０，２〜７ｎＩｎ）を形成
しく金属以外のものは絶縁層不要）、電極端子リードを
セットし、発熱性塗料を流し込んで発熱膜をつくり、硬
化、乾燥後、絶縁塗料を流し込んで仕上げ層をつくる。

この発熱体は第２図に示す温度−抵抗曲線を示し、２０
０　’Ｃで電気抵抗が急増する特性を示した。

この発熱体を設けた管状発熱体の時間−温度曲線は第３
図に示すとおりであり、特定の時間後には一定の温度を
示した。

実施例２ 第４図に示すように、プラスチックフィルム（６）（ポ
リエチレンテレフタレートフィルム、（ＰＥＴ））上に
電極端子（４）を設け〔第４（Ｂ）図及び第４（Ｅ）図
〕、平均粒子径約３０Ｉ１ｍφの球状体熱鉛粒１００重
量部に対して、１液性エポキシ樹脂（硬化剤４０〜５０
重量部含有）１００重量部を配合した発熱塗料を塗り、
８０℃で熱処理し、発熱塗膜を有するプラスチックフィ
ルムを絶縁層（実施例１と同一絶縁塗料）で被覆したフ
ィルム状発熱体を作り、これを金属管（３００ｎｗｎφ
）の外側に巻きつけ固着して、管状発熱体を得た〔第４
（Ａ）図及び第４（Ｄ）図〕。

この管状発熱体の時間−温度曲線は１５分後には８０℃
の温度を示した。

見訓夏抜果 本発明の管状発熱体は温度自己制御可能な発熱体を設け
ているので、サーモスタット等の手段を必要とせず、即
ち他の手段を要せず、その温度を一定に保つことができ
るものであり、安全性が高く、安価であり、原油、重油
、その他の液体の輸送管、化学装置中の管等の保温又は
加熱の必要な管状物として利用できる。その他、単車等
のハンドルさらには植木鉢その他の外周保温にも応用で
き、実用性の高い新規な管状発熱体である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１で得られた管状発熱体であり
、第１（Ａ）図はその断面図、第１（Ｂ）図はその側面
の内部構造を示した模式図、第２図は本発明の管状発熱
体の温度−抵抗曲線図、第３図は本発明の管状発熱体の
時間−温度曲線図、第４図は本発明の実施例２で得られ
た管状発熱体であり、第４（Ａ）図及び第４（Ｄ）図は
管状発熱体の模式図、第４（Ｂ）図及び第４（Ｅ）図は
フィルム状発熱体の平面模式図、第４（Ｃ）図はフィル
ム状発熱体の断面模式図である。１は管状物、２は絶縁
層、３は発熱体、４は電極端子、５は絶縁層、６はプラ
スチックフィルム基材を示す。 】２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）管状物の内面又は外面に絶縁層を設けるか又は設
   けないで温度自己制御可能な発熱体を設け該発熱体を絶
   縁層で被覆したことを特徴とする温度自己制御可能な管
   状発熱体。
2. （２）温度自己制御可能な発熱体が電極端子を設け、粒
   子径０．５μｍ以上５００μｍ以下の球状体からなる粒
   子を主として含有する炭素粉末と合成樹脂とを含有する
   導電性塗膜を形成した発熱体である請求項１記載の管状
   発熱体。
3. （３）温度自己制御可能な発熱体が電極端子を設けた基
   板に粒子径０．５μｍ以上５００μｍ以下の球状体から
   なる粒子を主として含有する炭素粉末と合成樹脂とを含
   有する導電性塗膜を設けたものからなる発熱体である請
   求項１記載の管状発熱体。